Как снизить потери урожая в жаре, холоде и засухе
Ученые придумали, как развить в сельскохозяйственных растениях наследственную память о реакции на стресс, спровоцированный экстремальными погодными условиями. Это позволит сохранить стабильность получаемого урожая.
Исследователи давно принимают меры, чтобы повысить устойчивость растений к главным стрессовым факторам, влияющим на потерю урожая: жаре, холоду, недостатку и избытку света, засухе и переизбытку влаги, а также комбинациям этих факторов. Существующие методы не учитывают полностью механизм сопротивления стрессу, основанный на разных вариантах межклеточной коммуникации в растительных организмах.
Молекулярные биологи Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН) и Национального университета Тайваня изучили, как взаимодействуют между собой главные механизмы, с помощью которых клетки растений узнают о стрессовой ситуации и реагируют на нее — сигнальные подсистемы абсцизовой кислоты (ABA) и белков теплового шока.
Ученые указали, что важную роль во взаимодействии этих подсистем играют SWI/SNF белки, отвечающие за ремоделирование хроматина. Эти белки, в конечном счете, могут быть вовлечены в формирование памяти растения о пережитом стрессе. Именно с ними ученые предлагают проводить биоинженерные операции для повышения стрессоустойчивости растений.
«Мы предложили несколько способов искусственно скорректировать SWI/SNF хроматин-ремоделирующие белки, а также связанные с ними компоненты сигнальных подсистем так, чтобы в растении первого и последующего поколений развивалась память о перенесенном стрессе, — говорит профессор ДВФУ, член-корреспондент Российской академии наук Виктор Булгаков. — Таким образом, мы говорим о концепции биоинженерной памяти растений, которая позволит повысить их стрессоустойчивость».
Механизм памяти растений о пережитом стрессе и передача «воспоминаний» от первого к последующим поколениям остается малоизученной областью, но исследования в этой сфере привлекают все больше внимания.
Исследователи ДВФУ предупреждают об умеренности, которая необходима в биоинженерных манипуляциях со стрессоустойчивостью растений. Все методы должны максимально напоминать природную адаптацию растений к стрессу. Кроме того, при планировании всех последующих экспериментов по улучшению стрессоустойчивости, нужно учитывать феномен «памяти» растений.
Исследование опубликовано в журнале Trends in Plant Science.
Материал подготовлен в партнерстве с Дальневосточным федеральным университетом.